European Coatings Show 2019

•••4••• Innovationen Lacquering before polishing Researchers from Belgium and Germany work on technical coatings for additive manufacturing A dditive manufacturing (AM) has many advantages: cus- tom manufacturing, flexible pro- duction and easy customization, for example. Yet many products have a high surface roughness and porosity. The post process- ing of the thus fabricated parts is time consuming and often a significant cost factor for manu- facturers. In a joint project, re- searchers from the Belgian NPO Sirris and the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP have investigated technical coat- ings for additive manufacturing (TCAM) with promising results. AM describes the construction of an object layer by layer using a 3D- model. The technologies vary but 3D printing is probably the best known. However, selective laser sintering (SLS), stereolithography (SLA) or material jetting (MJ) play important roles in the AMmarket. While the first AM technologies were developed for rapid proto- typing, today, AM is taking the leap into industrial production. It is one of the important future technologies that will influence manufacturing. The industry can profit from AM with its produc- tion on-demand capabilities, its flexible adaptability and the pos- sibility to produce small quanti- ties. However, the surface of the fabricated components is usually very rough and porous. To meet this challenge, two part- ners investigated technical coat- ings for additive manufacturing in a joint project: Sirris is an or- ganization focused on finding solutions for technological chal- lenges, usually in projects with universities, research centers, companies, associations and oth- er institutions. Researchers at the Fraunhofer IAP, among other are- as of expertise, have long years of experience in technical coatings. “Today, with the transition from rapid prototyping to industrial production, the demands on AM- manufactured components are growing. Being able to warrant consistent material quality is es- sential for industry producers. In addition, demands on the surface quality are growing,” says Dr. An- dreas Holländer, expert in surface technology at the Fraunhofer IAP. Specific functions With technical coatings, the Sirris and Fraunhofer researchers were able to significantly improve AM- produced parts regarding surface roughness and porosity. It turned out that the combination of lac- quering and polishing is the most efficient technique for surface op- timization in AM. In addition, com- ponents can be functionalized further by using special lacquers or surface treatments. In the cur- rent project, the scientists metal- lized the smoothed components. The metal coating is an example for the functionalization process. Improved scratch resistance, an- timicrobial properties and many more features are applicable. “With years of expertise in sur- face treatment, we are able to meet a wide range of require- ments. We analyzed each part in the first step to determine the specific properties. Afterwards we were able to activate, paint, and polish and, in this case, metal- lize the respective surface with the appropriate method,” says Holländer, who leads the research group at the Fraunhofer IAP. The more complex a component, the more difficult and expensive it becomes in conventional produc- tion. AM opens up possibilities to produce complex components faster and more cost-efficiently. Complex AM-fabricated parts dry after their metallization. Photo: Fraunhofer IAP Forscher entwickeln innovative Zinklamellenbeschichtung Mikro- und Nanoteilchen sorgen für bessere Härtung der Oberäche und längeren Korrosionsschutz gegen Beanspruchung Schrauben und andere metallische Kleinteile werden heute mit einer Zinklamellenbeschichtung überzo- gen, um Korrosion zu vermeiden. Gemeinsam mit Unternehmen aus der Region und der Universität Potsdam erforscht die Fachhoch- schule Südwestfalen in Iserlohn ei- ne neue Art der Zinklamellenbe- schichtung mit eingebetteten Mikro- und Nanoteilchen. Davon versprechen sich die Projektpart- ner eine Verbesserung der Schicht- eigenschaften und der optimale- ren Umweltverträglichkeit. „Eine Zinklamellenbeschichtung kann man sich vorstellen wie klei- ne Plättchen, die aus einem flach- geklopften Zinkpulver bestehen. Diese lamellenartigen und mit ei- nem Bindemittel vernetzten Par- tikel werden lackähnlich auf den Stahl aufgetragen und sorgen für einen entsprechenden Oberflä- chenschutz“, erklärt Professor Dr. Ralf Feser, Leiter des Labors für Korrosionsschutztechnik an der Fachhochschule Südwestfalen und Leiter des neuen Forschungs- projektes. „Die Zinklamellenbe- schichtung ist ein ausgezeichneter Korrosionsschutz, der seit Jahren vorzugsweise für Verbindungsele- mente und andere Bauteile im Au- tomobilbau eingesetzt wird, aber auch bei Windkraftanlagen, in der Bauindustrie, dem elektronischen Anlagenbau oder bei Lkw“. Was gut ist, kann aber noch ver- bessert werden. Und das ist das Ziel des gemeinsamen For- schungsvorhabens. Winzigste Mi- kro- und Nanoteilchen, die in die Zinklamellen eingebracht werden, sollen dafür sorgen, dass eine bes- sere Härtung der Oberfläche er- reicht wird, der Korrosionsschutz damit langlebiger wird und bei einer mechanischen Beanspru- chung länger hält. Ein weiterer Vorteil wird in einer Selbstheilung der Beschichtung gesehen. Durch den Zusatz der Mikro- und Nano- teilchen wird eine Substanz frei- gesetzt, die in der Lage ist, den Korrosionsschutz bei Beschädi- gung wiederherzustellen. Neben der Entwicklung einer neu- en Zinklamellenbeschichtung neh- men die Projektpartner auch die gesamte industrielle Prozesskette in den Blick. Dazu zählen eine auf die neue Zinklamellenformulierung abgestimmte nanokeramische Vor- behandlung der Produkte, eine da- zugehörige Messmethodik und ein Korrosionsschnelltest sowie die Entwicklung des Beschichtungs- prozesses am Beispiel ausgewähl- ter Kundenbauteile. Am Projekt sind verschiedene Un- ternehmen der Chemie-Branche beteiligt. „Aufgabe der Fachhoch- schule Südwestfalen ist die Ent- wicklung eines Korrosionsschnell- tests“, berichtet Professor Feser. „Mit einem schnellen Messver- fahren für die Qualitätssicherung können zukünftig aufwndigere Salzsprühtests ersetzt werden.“ Insgesamt, davon ist Professor Feser überzeugt, wird die neue Beschichtung dem bisherigen Verfahren überlegen sein. Auch der Bund unterstützt das Projekt. Das Forschungsvorhaben wird mit rund 200 000 Euro vom Bundes- ministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) gefördert. Professor Dr. Ralf Feser Foto: Fachhochschule Südwestfalen